煉化行業高景氣, 乙烯工業蓬勃發展. 全球煉油能力緩慢增長, 煉廠規模持續增加. 我國煉油產能過剩, 落後產能淘汰進度加速, 產業結構優化升級. 2016年全球乙烯產能穩定增長(約1.62億噸/年, 較2015年淨增300萬噸左右, 同比增長1.9%), 行業開工率保持高位(89.6%). 2016年我國乙烯總產能繼續增長(達2310.5萬噸/年), 產量消費量齊增(產量增速3.9%, 消費量增速4.2%). 預計到2020年國內乙烯總產能將達3200萬噸/年.
化工原料呈現多元化發展態勢. 近年來石化行業制烯烴的原料呈現多元化發展趨勢. 除石腦油制烯烴外, 煤制烯烴(CTO), 甲醇制烯烴(MTO), 輕烴(包括乙烷, 丙烷, 丁烷等)路線, 天然氣及合成氣制烯烴等方法迅速發展, 還誕生出煤基乙炔制烯烴等新型路線. 我國以石腦油制烯烴為主, 佔比逐年下降(2016年為48%), 烯烴原料多元化的道路將不斷延伸與拓寬.
原料輕質化優勢明顯, 將是行業發展大勢所趨. 輕質化原料生產路線具有產品收率高, 成本低, 項目投資少, 能耗低, 汙染小等優勢. 國內化工原料正面向輕質化方向發展, 即從石腦油向以輕烴, 石油氣, 天然氣等氣體資源方向轉變. 從全球來看, 美國乙烯原料主要來自頁岩氣副產乙烷, 預計到2020年將超過80%, 而中東亦在擴大輕質原料佔比. 目前中東超過90%的石化裝置, 北美地區超過70%的石化裝置已實現了原料輕質化. 我們認為, 到2020年全球石腦油佔比將下降到40%左右.
乙烷裂解制乙烯前景光明, 國內尚處起步階段. 全球乙烷資源供需局面整體相對平衡, 美國是乙烷唯一出口地區, 乙烷價格近年來略顯低迷. 乙烷裂解制乙烯不存在技術瓶頸, 原料成本低, 可大幅提升乙烯收率, 但同時影響了C3C4等副產品的供應. 全球乙烷制乙烯裝置主要集中在中東和北美地區, 國內已建成裝置較少, 尚處起步階段, 發展面臨多方面的挑戰.
丙烷脫氫 (PDH) 和液化石油氣 (LPG) 裂解平穩發展. PDH路線成本優勢顯著, 利潤率和投資回報率較高. 丙烯-丙烷價差處於高位帶來的高景氣度為PDH提供發展空間. 我國PDH穩步發展, 項目陸續上馬, 截至2016年底PDH總產能超過800萬噸/年, 預計到2020年總產能將超過1500萬噸/年. LPG裂解工業應用較少, 主要通過PDH裝置實現, LPG深加工的推進將促進C4發展, 未來LPG直接裂解制烯烴將逐漸起步, 為原料輕質化增添新的元素.
1. 煉化行業高景氣, 化工原料多元化, 輕質化
1.1 煉油能力趨於穩定, 產能結構不斷優化
全球煉油能力緩慢增長, 主要集中於亞太, 歐洲和北美地區. 全球煉油能力保持緩慢增長, 2016年世界煉廠總產能達97430千桶/天(約合48.72億噸/年), 同比增長0.45%, 2006年以來年均複合增長率1.0%. 煉油能力主要分布在亞太地區, 歐洲及歐亞大陸和北美地區, 分別佔比33.7%, 23.9%和22.7%. 美國, 中國和俄羅斯位居世界煉油能力前三位, 合計貢獻39216千桶/天, 佔總能力的40%. 新增煉油能力約437.8千桶/天, 主要來自中國, 伊朗, 印度, 土庫曼等國家.
世界煉廠規模略有增加. 2016年度, 世界煉廠總數約為646家, 較2015年增加12家;煉廠平均規模754萬噸/年, 較2015年增長43萬噸/年. 世界前25家煉油公司煉油總能力達27.3億噸/年, 佔世界總能力的56.1%, 2000萬噸級以上煉廠數量達22家, 主要分佈於美國和沙特等地區.
全球煉廠原油加工量保持穩定. 2016年, 全球煉廠原油加工量合計80550千桶/天, 同比增長0.8%, 2010年來保持穩定, 年均增長率約1.2%. 其中, OECD國家原油加工量37752千桶/天, 同比減少212千桶/天;非OECD國家加工量42798千桶/天, 同比增加858千桶/天, 中國和印度煉廠加工量高於2015年水平. 煉廠開工率方面, 世界平均開工率於2016年達82.67%, 較上一年度提高0.29個百分點, 亞太地區煉廠開工率達84.63%, 增速最快, 全球煉油行業保持良好發展趨勢.
低油價背景下, 預計世界煉油能力將繼續增長. 布倫特原油價格自2014年下半年斷崖式下跌以來, 持續處於低位震蕩, 截至2017年6月底價格為47.92美元/桶. 我們預計全年油價將窄幅震蕩, 平均油價預計在45-55美元/桶. 低油價將推動煉廠發揮成本優勢進一步提高原油加工量. 目前全球擬建煉油項目約739個, 其中亞太地區215個位居首位, 中東地區約171個. 739個項目中有38%在建, 26%處於計劃階段. 預計2017年世界新增煉油能力約4200萬噸/年, 世界煉油總能力達48.9億噸/年, 同比增長0.4%;2020年全球煉油能力將達51.8億噸/年.
我國煉油能力趨於平穩, 主要來自主營煉廠. 截至2016年底, 我國煉油能力為14309千桶/天(約合7.5億噸/年), 較2015年小幅增加4千桶/天, 近3年煉廠產能基本持平. 從經營主體看, 我國形成了以中石油, 中石化為主, 中海油, 中國化工, 中化, 中國兵器, 地方煉廠, 外資及煤基油品企業等多元化發展格局. 從煉廠數量看, 中石油26家, 中石化35家, 中海油12家, 煤制油15家, 其他煉廠100餘家, 中石化, 中石油和中海油旗下主營煉廠產能合計佔全國的64.6%.
我國煉廠平均規模較小, 產能區域性特點明顯. 2016年, 全國千萬噸級煉廠24座, 合計煉油能力3.14億噸/年, 佔全國的42%. 中石油和中石化千萬噸級煉廠合計煉油能力分別占各自總能力的55%和69%. 煉廠平均規模中石油725萬噸/年, 中石化743萬噸/年. 然而, 由於國內仍存在不少小煉油裝置, 中國煉廠總平均規模僅為405萬噸/年, 與世界煉廠平均規模754萬噸/年仍有較大差距. 從煉油地區布局看, 華北, 東北, 華南和華東地區是中國煉油能力的主要集中地, 2016年煉油能力分別為2.7億噸/年, 1.24億噸/年, 1.14億噸/年內和1.01億噸/年, 合計佔80%, 形成了以東部為主, 中, 西部為輔的梯次分布.
我國原油加工量增速不斷下滑. 我國原油加工量持續上升, 2016年達11023千桶/天(約合5.5億噸/年), 同比增長3.17%, 增速較2015年下滑2.03個百分點, 近三年來持續下滑. 我國各類煉廠平均開工率76.7%, 同比上升1.3個百分點. 預計2017年中國原油加工量5.57億噸, 同比增長1.2%, 增量主要來自雲南石化, 惠州煉廠(二期)及獲得原油進口權的地方煉廠等.
'兩權' 放開, 地方煉廠發展迅猛. 隨著國家對符合條件的地煉企業放開進口原油使用權和原油進口權, 地方煉廠發展迅速. 截至2016年底, 全國地方煉廠(含央企收購或控股的地方煉油企業)煉油總能力達2.62億噸/年, 佔全國的34.8%, 從規模上看, 地方煉廠已 '三分天下有其一' . 2016年地煉開工率達52%, 較上一年度大幅提高10.9個百分點, 將成為我國煉化行業發展的重要助推器.
淘汰落後煉油產能, 結構優化升級. 2016年度, 我國加速淘汰落後煉油產能, 延長石油集團和地方煉油企業合計淘汰2086萬噸/年落後產能. 預計2017年我國將新增產能4600萬噸/年, 淘汰落後產能1100萬噸/年, 年底煉油總能力或將達到7.9億噸/年, 同比增長4.6%, 為化工階段提供充足的原料供應.
1.2 化工原料向多元化發展
乙烯工業是石油化工產業的核心, 傳統方法通過石腦油製取. 乙烯是世界上產量最大的化學產品之一. 乙烯產品占石化產品的75%以上, 其產量被作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標誌之一. 工業上製取乙烯傳統的方法是運用催化重整工藝, 對原油進行加工分離出化工輕油石腦油, 通過石腦油(以及部分輕柴油)為原料裂解製得. 此外, 石腦油裂解還副產丙烯, 丁二烯和芳烴等, 這些中間產物將用於下遊合成化工品的製取.
全球化工原料多元化進程穩步推進. 近年來, 隨著技術工藝的不斷成熟和市場配置的不斷優化, 全球範圍內石化行業制烯烴的原料呈現多元化發展趨勢. 除油制烯烴外, 煤制烯烴(CTO), 甲醇制烯烴(MTO), 輕烴(包括乙烷, 丙烷, 丁烷等)路線, 天然氣及合成氣制烯烴等方法迅速發展, 還誕生出煤基乙炔制烯烴等新型路線.
近年來我國和世界乙烯原料結構存在較大差異, 石腦油制烯烴路線盈利能力繼續保持. 以2015年為例, 世界乙烯原料結構中石腦油佔比47%, 而同期我國超過60%;2015年度全球輕烴(C2,C3,C4為主)原料佔比合計48%, 而我國比例僅為14%. 從區域分布看, 亞太和歐洲地區以石腦油制烯烴為主;而在北美, 中東和北非地區, 則以乙烷和丙烷為主. 我國石腦油制烯烴盈利能力得以繼續保持, 2017年來, 乙烯-石腦油價差雖略有下降, 但仍處於460美元/噸的較高位置.
煤制烯烴 (CTO) 在資源利用上符合我國國情, 低油價下失去競爭優勢. 我國煤炭資源豐富, 基礎儲量逐年增長, 一次能源消費佔比62.4%, 發展煤制烯烴符合我國國情. 在目前原油價格持續低位震蕩的形勢下, 煤制烯烴路線受到衝擊. 根據中石油經濟技術研究院《2016年國內外油氣行業發展報告》, 從經濟角度看, 考慮到折舊和財務費用(一般佔到生產成本的40%), 原油價格50美元/桶應是煤制烯烴與石腦油制烯烴的節點, 低油價帶來的下遊產品價格降低使得煤制烯烴失去優勢. 若未來油價上漲到 65美元/桶以上, CTO方式跟石腦油路線相比將具備較明顯的經濟性.
甲醇制烯烴 (MTO/MTP) 項目陸續上馬, 高成本致使處於虧損狀態. 截至2017年1月, 我國總計建成投產11套外采型MTO裝置, 產能475萬噸/年, 主要集中在沿海地區. 預計到2020年, 我國規劃和批準的甲醇制烯烴產能會達到2000萬噸/年, 其中完全外采型的甲醇制烯烴裝置約佔三分之一. 然而, 甲醇制烯烴成本構成中甲醇原料成本佔比在75%以上, 其成本變化與甲醇價格變化有較大程度的關聯, 2017年來甲醇價格始終居於高位, 原材料成本與產品售價倒掛現象頻現, 加上因生產工藝複雜導致的大量生產性投資, 大幅壓縮了我國甲醇制烯烴的盈利空間.
輕烴裂解制烯烴興起, 氣體資源逐步取代石油作為原料. 傳統石腦油製備工藝具有產品收率較低, 設備和工藝較複雜, 能耗較高, 成本較昂貴等特點, 以氣體為主體的輕烴資源逐步興起成為替代石腦油的原料. 目前主要的輕烴生產路線有乙烷裂解, 丙烷脫氫(PDH), LPG裂解等, 還包括天然氣和轉化的合成氣直接製取烯烴. 北美和中東是全球輕烴制烯烴發展領先的地區, 預計隨著北美新增產能的釋放, 到2020年, 在全球乙烯供應中, 乙烷裂解路線比例將在40%左右.
烯烴原料多元化的道路將不斷延伸與拓寬. 隨著中國乙烷裂解, 煤/甲醇制烯烴, 煉化一體化大乙烯項目, PDH等新項目的布局, 以及全球範圍內創新烯烴生產技術的突破與工業化(如神霧環保開發的煤基乙炔制烯烴新工藝正快速推進商業化, Siluria公司甲烷氧化偶聯制乙烯示範裝置於2015年在克薩斯州成功投產), 烯烴原料多元化的道路將不斷延伸與拓寬.
1.3 乙烯工業穩定發展, 原料輕質化將成未來趨勢
1.3.1 全球及我國乙烯發展狀況
全球乙烯產能穩定增長 . 2016年全球乙烯產能約為1.62億噸/年, 較2015年淨增300萬噸左右, 同比增長1.9%, 近15年複合增長率2.8%. 其中亞太地區乙烯產能達到5520萬噸/年, 佔比33.7%, 北美地區乙烯產能達到3640萬噸/年, 佔比22.2%, 中東地區乙烯產能達到2920萬噸/年, 佔比17.8%. 三個地區合計佔全球乙烯產能的73.8%, 產能區域集中度較高.
全球乙烯行業開工率保持高位. 2016年全球乙烯裝置達到301座, 比2015年增加了5座, 平均規模53.8萬噸/年, 基本保持不變. 全球前十大企業生產商總裝置數量達到136座, 總產能達到9170萬噸/年, 佔世界乙烯總產能的56.6%, 平均規模67.4萬噸/年. 世界前十大乙烯聯合裝置總產能2256.6萬噸/年, 佔世界總產能的13.9%. 2016年由於新增產能減少, 乙烯需求量增加, 行業開工率保持高位, 全球平均開工率為89.6%, 高於2015年的85%. 其中北美地區保持97%以上的水平, 中東地區開工率87%左右, 西歐地區開工率85%左右, 亞太地區開工率平均85%.
我國乙烯總產能繼續增長, 新增產能首次全部來自煤基烯烴. 2016年我國乙烯總產能達到2310.5萬噸/年, 同比增長5%, 近10年複合增速5.8%. 2016年新增產能110萬噸/年, 全部來自煤(甲醇)制烯烴, 我國煤制烯烴產能已達到449.5萬噸, 共17套裝置, 占乙烯總產能的19%. 因煤制烯烴裝置的不斷投產, 兩桶油乙烯產能佔比近年不斷下降, 2016年佔比為72.8%, 其中中石油擁有7家生產企業, 12套乙烯裝置, 中石化有14家生產企業, 16套乙烯裝置. 低油價下煤基烯烴企業運行較為困難, 產能增長是因為投資慣性.
我國乙烯裝置規模基本達到世界水平. 截至2016年底, 國內共有40家乙烯生產企業, 生產裝置47套(其中石油基乙烯裝置30套), 乙烯生產企業平均規模57.8萬噸/年. 乙烯裝置平均規模49.2萬噸/年(其中石油基裝置62萬噸/年), 較2015年下降0.8萬噸/年, 與世界乙烯裝置平均規模53.8萬噸/年差距較小. 單套規模80萬噸/年及以上的大型裝置10套, 合計產能996萬噸/年, 佔總產能的43.1%;60~80萬噸/年乙烯裝置11套, 合計產能739萬噸/年, 佔總產能的32%;60萬噸/年以下的中小乙烯裝置26套, 合計產能575.5萬噸/年, 佔總產能的24.9%. 在全球最大的10家乙烯生產公司中, 中石化以1084萬噸/年的乙烯產能居第四位, 中石油以597萬噸/年的乙烯產能居第六位. 全國百萬噸級乙烯裝置國產化率超過80%.
國內乙烯產消總體保持平衡. 2016年, 我國乙烯產量達1781萬噸, 同比增長3.9%, 較2015年增速提高2.8個百分點, 自2005年來上漲135.9%, 年均複合增長率8.1%;2016年乙烯表觀消費量達1946萬噸, 同比增長4.2%, 自2005年來漲幅達156.5%, 年複合增長率為8.9%. 2016年我國乙烯供需缺口達164.7萬噸, 較2015年151.6萬噸擴大13.1萬噸, 總體保持平衡. 根據《石化和化學工業發展規劃(2016-2020年)》, 2020年前, 國內乙烯和丙烯需求年均增速分別為3.6%和4.7%, 保持穩定增長.
丙烯產量和表觀消費量增速高. 我國丙烯產業發展良好, 截至2016年底丙烯產量2273萬噸, 同比增速14.28%;表觀消費量2563萬噸, 同比增速13.11%. 產量和表觀消費量增速與乙烯相比明顯較高.
乙烯丙烯當量消費將平穩增長. 據工業和資訊化部發布的《石化和化學工業發展規劃(2016-2020年)》預測, 2020年乙烯和丙烯當量消費將分別達到4800萬噸和4000萬噸, 年均增長率分別為3.6%和4.7%, 未來需求仍有空間.
預計未來國內乙烯發展迎來高峰期, 石油基烯烴仍為主線, 非石油基原料將廣泛應用. '十三五' 期間將是中國乙烯發展的高峰期, 預計在2020年前在建和規劃的項目將集中投產. 預計到2020年國內乙烯總產能將達3200萬噸/年. 從石油基原料看, 傳統石腦油佔比將進一步下降, 輕柴油, 凝析油佔比將有所上升;從非石油基原料看, 天然氣, 天然氣凝析液(NGL), 液化氣, 輕烴, 煤(甲醇)等將被廣泛應用, 乙烯裝置原料結構將進一步得到優化, 多元化程度將進一步上升.
1.3.2 化工原料輕質化將是大勢所趨
我國化工原料面向輕質化方向發展, 中東和美國輕質化進程領先. 以2014年為例, 我國烯烴原料中石腦油約佔75%, 遠高於同期世界約50%的平均水平. 近年來, 國內烯烴市場總體缺口仍較大, 低油價下化工品利潤回升, 石腦油產量上升空間不大等因素促進了我國乙烷裂解制乙烯, LPG裂解, PDH制丙烯, 甲烷偶聯制乙烯, 煤基乙炔法制乙烯等新興工藝研發進程. 截至2016年底, 國內乙烯原料雖仍以石腦油為主. 但其佔比從2014年的75%迅速下降至48%. 此外, 隨著國內企業不斷進行原料優化, LPG作為比石腦油廉價的原料被大量運用. 2016年度, LPG占乙烯原料的7.1%, 未來佔比還將繼續提高, 輕烴佔比維持在14%左右. 國內化工原料正面向輕質化方向發展, 即從石腦油向以輕烴, 石油氣, 天然氣等氣體資源方向轉變. 從全球來看, 美國乙烯原料主要來自頁岩氣副產乙烷, 預計到2020年將超過80%, 而中東亦在擴大輕質原料佔比. 目前中東超過90%的石化裝置, 北美地區超過70%的石化裝置已實現了原料輕質化.
全球各區域乙烯原料差異化分布. 乙烯原料地區差異性顯著. 從世界各地區天然氣液體在乙烯原料中所佔比重看, 北美地區最高, 為84.3%, 中東地區為77%, 西歐和亞太地區分別為36.3%和32.6%. 從石腦油在乙烯原料中所佔比重看, 亞洲和西歐分別高達60.1%和59.7%, 北美地區僅為6.7%. 其中, 亞洲方面, 在丙烷或丁烷的噸價為石腦油價格90%的情況下, 乙烯裝置運營商通常選擇LPG作為乙烯裂解原料. 在韓國, 日本和中國台灣, 乙烯裝置運營商的裂解原料中5%~15%為LPG, 東南亞裂解裝置運營商的裂解原料中LPG所佔比重高達20%;中東方面, 新建單套裝置規模都在80萬噸至100萬噸, 以乙烷等輕質烴原料為主.
北美頁岩氣的快速發展推動原料革新. 美國依靠成熟的開發生產技術以及完善的管網設施, 大力開發利用頁岩氣資源. 美國頁岩油氣鑽機數自2009年後快速上升, 最高時超過1200台, 截至2017年5月總鑽機數653台, 並仍呈繼續上升趨勢. 頁岩氣的不斷開發大大豐富了石化行業的天然氣資源, 天然氣相對傳統原油而言逐漸具備替代性, 為全球化工原料輕質化革新提供了穩定的資源保障.
美國已經基本實現乙烯原料輕質化, 投資熱情不減. 受頁岩氣革命影響, 美國下遊化工產品乙烯的原料結構發生顯著變化. 據中為諮詢的數據顯示, 2005年美國乙烷生產乙烯產量為0.11億噸, 占乙烯總產量的43.2%, 2010年乙烷生產乙烯產量為0.15億噸, 占乙烯總產量的64.4%, 2005~2010年乙烷產乙烯量占乙烯總產量的比例大幅提升. 2005~2010年石腦油裂解生產乙烯占乙烯總產量的比例從23.0%大幅下降到了8.8%. 美國已經基本實現了乙烯原料輕質化, 多元化的乙烯原料結構處於一個相對合理的狀態. 另外, 美國石化企業仍在爭相投資原料輕質化項目, 以新建和改造乙烷裂解裝置為主.
輕質化原料具備一定的成本優勢. 輕質化氣體資源裂解制乙烯, 丙烯等具有成本較低的獨特優勢. 輕質化原料相比於石腦油, 整體裂解工藝簡單, 原料價格相對低廉. 以天然氣為例, 早在2000年前後, 天然氣和原油的價格都約在5美元/百萬英熱單位, 即原油價格在30美元/桶左右. 但2005年之後, 兩者價格走勢開始背離. 2007年起, 北美頁岩氣的快速發展大幅拉低天然氣價格, 同時也明顯增加了乙烷的供應. 到2014年, 北美天然氣價格依然維持在5美元/百萬英熱單位以下, 而單位原油價格雖然在2014年下半年大幅下滑, 但平均價格依然要明顯高於天然氣的價格. 除天然氣以外, 其他氣體資源如輕烴等較石腦油同樣具有成本優勢.
政策扶持推動我國原料輕質化進程加速. 近年來, 國家有關部門出台一系列政策, 大力推動化工原料的多元化和輕質化進程. 《石化和化學工業發展規劃(2016-2020年)》明確指出, 要加快現有乙烯裝置升級改造, 優化原料結構, 實現經濟規模, 提升加工深度, 並要求重點發展丙烷脫氫制丙烯等新型工藝, 提升非石油基產品在乙烯和丙烯產量中的比例, 提高保障能力. 2016年4月發布的《石油和化學工業 '十三五' 發展指南》也進一步明確了圍繞原料多元化, 加快現有乙烯裝置的升級改造.
原料輕質化或將導致化工產品供需格局發生變化. 由於使用輕質化原料制烯烴將改變各產物收率, 故將導致所得產品組成不同. 裂解反應下, 隨著原料從化工輕油向輕烴轉變, 三烯收率整體提升, 從而致使烯烴產量相對增加. 目前輕質化的趨勢將使得乙烯, 丙烯單體增加, 而C4及以上單體如丁二烯量減少, C4缺口將逐漸形成;同時對芳烴的產量也將造成少量影響(純苯減少, PX增加), 化工原料的供需格局將發生較大變化.
輕質原料替代石腦油是大勢所趨. 輕烴, LPG, 天然氣等原料替代石腦油將是未來發展趨勢. 據亞化諮詢預計, 2020年全球乙烯產量將增加5200萬噸, 其中, 乙烷, LPG和液體原料的使用量將分別增加44%, 14%和41%;世界乙烯裂解原料中, 乙烷用量的年均增長率為2.3%, LPG的年均增速為0.2%, 石腦油需求將以2.3%的年均速度遞減. 我們認為, 到2020年全球石腦油佔比將下降到40%左右.
全球各地區將加速推進輕質原料替代石腦油. 分地區來看, 北美地區頁岩氣的開發將使乙烷產量繼續較快增長, 天然氣凝析液也將繼續大量生產, 以天然氣副產物為原料的乙烯裝置得到更快發展;歐洲地區石腦油供應可能會受到該地區煉油廠進一步關閉的影響, 因國際市場LPG供應狀況預期改善, 乙烯裂解裝置未來將更多改用LPG作裂解原料;亞太地區未來一方面還將需要進口大量石腦油, 而另一方面LPG佔比將繼續提升, 乙烯裝置運營商將增加使用LPG/輕石腦油, LPG/全餾程石腦油, LPG/公開規格石腦油及LPG/重石腦油混合物作原料進行裂解;中東地區廉價乙烷產量增加將受到天然氣開發和生產成本的制約, 可供石化生產用天然氣趨於緊張, 價格也將逐漸有所提高, 預計中東新建乙烯生產裝置將增加採用其他輕烴或較重質原料. 中國PDH發展良好, 沿海地區正規划進口乙烷裂解制乙烯項目, 同時創新技術路線蓄勢待發. 我們預計, 在2020年之前, 全球乙烯新建裝置投產將主要在北美和中國.
2. 乙烷裂解: 前景光明, 國內尚處起步階段
2.1 全球乙烷供給不斷增長, 價格略顯低迷
乙烷制乙烯工藝路線多樣化, 以乙烷蒸汽裂解為主. 目前全球大約96%的乙烷來自天然氣加工, 約99%的乙烷用於生產乙烯. 乙烷制乙烯工藝路線中, 已經實現工業化的是乙烷蒸汽裂解技術. 該技術發展的核心是裂解爐技術的改進與完善, 具有代表性的是美國魯姆斯公司, S&W公司, 德國林德公司, 荷蘭KTI公司及中石化工程建設公司. 該技術具有產品單一, 並能富產大量氫氣的優點, 但反應條件苛刻, 能耗高. 目前在美國, 中東及歐洲建成的乙烷裂解裝置均採用乙烷蒸汽裂解. 此外, 還在研究的工藝路線有催化膜反應器脫氫和乙烷氧化脫氫. 催化膜反應器脫氫具有較低的反應溫度和較高的產品收率, 是具有潛力的發展方向, 目前尚處於起步階段.
全球乙烷資源供需局面相對平衡, 美國是乙烷唯一出口地區. 2011年後隨著油氣井定向鑽探和壓裂頁岩技術突破, 乙烷產量每年增長超過30%. 2016年全球乙烷產量約6600萬噸, 其中40%來自美國, 除滿足自身作為乙烯原料外, 約300萬噸出口至加拿大, 西歐和印度等地用於乙烯原料;中東佔比約36%, 全部用於區域乙烯原料. 預計到2020年, 全球乙烷產量約8500萬噸, 其中美國約4000萬噸, 增長1500萬噸, 出口700萬噸以上. 中東產量約2780萬噸, 全部自身消化. 美國是全球乙烷最大供給和消費第一, 也是目前唯一的出口地區, 已修建了2條到加拿大的專用管道, 其餘乙烷通過水運供應印度和西歐.
美國乙烷產能過剩將持續出口, 計劃以到岸價方式向全球用戶供應. 目前美國乙烷產能過剩約30萬桶/天(4萬噸/天), 而據美國能源安全分析公司(ESAI)預測, 到2020年美國乙烷產量將達250萬桶/天(35萬噸/天), 過剩60~100萬桶/天(8~14萬噸/天). 持續出口將是化解國內乙烷供需不均的必要途徑. 2016年初, 英力士(Ineos)和沙特基礎工業公司(SABIC)開始從美國進口乙烷到歐洲西北部. 印度孟買的信賴公司(Reliance Industries)也從2016年3季度起從摩根角設施長期進口乙烷, 預計每年150萬噸, 合計合約量已經超過500萬噸/年. 美國乙烷公司目前正著手以到岸價方式為全球乙烷用戶提供長期的乙烷供應, 如在墨西哥灣建設1000萬噸產能的乙烷出口終端. 建成後將成為全球規模最大的乙烷出口終端, 這將極大推動全球原料輕質化進程.
乙烷國際貿易活躍, 專用運輸船需求大增. 乙烷易揮發和蒸汽壓高, 必須用專用的VLEC(乙烷船)深冷運輸, 未來美國的過剩乙烷出口將刺激VLEC的需求增長. 印度信誠向三星重工訂造6艘大型乙烷船(VLEC), 可裝載4.7萬噸液體乙烷, 每艘造價約1.2億美元, 英國船東NavigatorGas計劃訂造8艘VLEC, 山東海運計劃訂造8艘VLEC從美國運輸乙烷. 預計未來幾年市場會有大量新增的VLEC, 來自印度, 英國, 中國等公司計劃訂購VLEC運輸船泊大約將有40-60艘.
乙烷價格近年來略顯低迷. 全球乙烷價格主要受美國乙烷市場影響. 受制於下遊乙烷裂解新增產能和出口設施尚未大規模投入使用, 近兩年來美國乙烷嚴重過剩, 該國市場價格在2008年達到高點600美元/噸(約18.8美元/百萬英熱單位)後開始斷崖式下跌, 下降至約160美元/噸, 定價機制脫離原油走勢與天然氣價緊密掛鈎. 來自美國東北部和墨西哥灣沿岸的乙烷不斷尋求新市場.
美國乙烷價格可能企穩回升. 隨著2017年後北美乙烷裂解裝置大規模投產以及出口開始吸收過剩產能(現階段主要出口至加拿大, 歐洲和日本以滿足當地乙烷裂解裝置的原料需求), 美國乙烷價格可能出現反彈, 預計到2020年, 美國乙烷價格將達到300美元/噸.
管輸費用為乙烷生產主要成本, 管道設施加速建設將有效控制乙烷成本. 以美國為例, 95%的乙烷通過管道運送至客戶終端, 管道運輸相比槽車, 鐵路等運輸方式長距離運輸成本較低, 但佔總成本的比例也接近60%. 近年來美國一些主要管道項目紛紛落地, 乙烷基礎管網的完善便捷了運輸, 一定程度上壓縮了管輸成本, 這將為乙烷的後續利用提供更加廣闊的盈利空間, 促進乙烷裂解制乙烯效益的提升.
2.2 乙烷裂解路線優勢明顯, 國內尚處起步階段
乙烷蒸汽裂解是技術成熟的工藝. 早期管式裂解爐只能適應氣體或輕質液體等單一原料, 隨著乙烯裝置規模擴大, 裂解原料的需求量也大量增加, 單台10萬噸/ 年生產能力的裂解爐原料用量在30萬噸/年以上. 而受煉油能力, 煉廠布局和原料價格波動, 上遊裝置異常停車等因素影響, 裂解爐難以長期採用特定原料, 現代裂解爐系統具有加工幾種原料的靈活性. 目前靈活進料的裂解系統可以在不同的裂解爐中加工乙烷, LPG, 石腦油, 加氫尾油等多種原料, 也可以在同一台裂解爐中同時加工多種原料. 目前國際上已經運行的乙烷制乙烯裝置全部採用傳統的蒸汽裂解工藝, 由於採用單一的氣體爐, 因此從技術角度來看不存在瓶頸.
全球乙烷裂解裝置集中度高. 據凱頓諮詢統計, 目前乙烷裂解制乙烯裝置主要集中在中東(2751.5萬噸)和美國(2405.4萬噸), 其次為西歐(1169.3萬噸)和加拿大(504.8萬噸), 例如埃克森美孚化學公司(300萬噸), INEOS Americas公司(186萬噸), Sweeny Texas公司(186萬噸)等. 隨著歐洲和亞太地區多項乙烯裝置改造項目的推進, 全球乙烷裂解裝置覆蓋區域將不斷擴大.
乙烷裂解制乙烯將大幅提升乙烯收率, 但同時影響了副產品的供應. 石腦油裂解工藝乙烯收率約30%, 乙烷裂解制乙烯的收率則高達76%左右, 大幅提升了乙烯收率, 促進裂解裝置效率的提高. 另一方面, 丙烯, 碳四, 芳烴等產品較少, 產物結構發生明顯變化. 以丙烯和丁二烯為例, 在石腦油裂解中, 理論上每產出一噸乙烯, 同時還將產出530千克的丙烯和180千克的丁二烯. 但在乙烷裂解中, 只產出36千克的丙烯和25千克的丁二烯. 原材料輕質化明顯影響到乙烯副產品的供應.
進口乙烷裂解原料成本低. 以東部沿海為例, 從2016年情況看, 國際布倫特原油價格全年平均值43.5美元/桶, 美國乙烷全年平均價約148美元/噸, 而國內華東甲醇全年平均價約2080元/噸. 以此為基礎, 測算石腦油裂解, 進口乙烷裂解, 甲醇制烯烴三種路線噸烯烴完全成本(不含稅)分別為4130元/噸, 3460元/噸和5480元/噸, 進口乙烷裂解有著絕對的原料成本優勢.
中東和北美乙烷裂解路線成本優勢明顯. 從目前全球乙烯生產成本的地區分布來看, 亞洲石腦油基乙烯生產商處於全球乙烯生產成本高端區, 生產成本約為568美元/噸. 中東和美國乙烷基乙烯生產商由於低廉的乙烷價格已形成巨大的成本優勢, 生產成本僅為300~350美元/噸左右, 約為亞洲石腦油基乙烯生產成本的52%~60%, 且相當於中國煤制烯烴成本的45%~50%. 我們認為, 在未來數年內, 隨著北美豐富的頁岩氣的開採與生產, 美國煉化市場將持續受益於乙烷脫氫制乙烯的低成本優勢, 北美的乙烷裂解制乙烯工藝將保持競爭優勢.
乙烷裂解路線所需投資較少. 除原料成本低廉外, 乙烷裂解制乙烯所需投資也較少. 在相同乙烯產能下, 乙烷裂解的整體投資較石腦油裂解和甲醇, 煤制烯烴而言低21%~46%, 進一步擴大了成本優勢.
美國低成本乙烷制乙烯覆蓋率將繼續保持較高水平. 北美地區乙烷裂解制乙烯普及率將繼續增長. 據統計, 2017年, 美國乙烷裂解乙烯產能將達1205萬噸/年, 2020年1894萬噸/年, 屆時乙烯總產能2499萬噸/年, 全國乙烷制乙烯覆蓋率將維持在75%以上. 若按照2.5美元/mmBtu乙烯成本約290美元/t, 與中東乙烷裂解制乙烯成本相當. 按照2016年國內董家口進口完稅價8.5美元/mmBtu計, 乙烯成本620美元/t, 相當於原油45美元/桶時石腦油制乙烯成本. 美國在2020年前還將投產超過10座新建和改擴建的乙烷裂解制乙烯裝置.
我國乙烷裂解仍處起步階段. 目前我國已建成的乙烷裂解裝置較少, 主要集中在燕山石化, 青島煉化, 揚子石化和齊魯石化等, 國內利用乙烷裂解制乙烯產量尚不穩定. 在建裝置包括新疆巴州80萬噸乙烷制乙烯項目(使用102萬噸的乙烷作為裂解原料), 東華能源於曹妃甸規劃的2套100萬噸/年乙烷裂解制乙烯項目, 整體仍處於探索起步階段.
國內乙烷裂解的發展面臨多方面挑戰. 多因素限制我國乙烷裂解路線發展. 首先, 近年原油價格偏低, 目前乙烷裂解制乙烯與傳統油制烯烴生產成本差距不斷縮小, 發展熱情減弱;其次, 我國乙烷產量十分稀少, 工業乙烷嚴重不足, 原料無法自給, 受乙烷原料供應量不穩定的影響比較大;此外, 進口方面, 乙烷的運輸需專用乙烷船, 儲存需要建造龐大的高壓容器, 成本高昂, 海外乙烷資源的獲取存在著嚴重障礙. 未來我國乙烷裂解制乙烯工藝很難在短期內取得突破, 但隨著乙烷貿易的不斷開放和技術的不斷成熟, 乙烷裂解將迎來廣闊的發展前景.
3. 丙烷脫氫和LPG裂解: 穩步推進, 拓寬C3, C4發展空間
3.1 丙烷脫氫 (PDH) 持續平穩發展
我國丙烯行業蓬勃發展. 我國丙烯產量和消費量持續增長, 2016年丙烯產量達2261萬噸, 同比增長13.63%;消費量2587萬噸, 同比增長19.3%, 消費量增速高出產量增速約6個百分點. 供需格局相對緊張, 決定了每年對進口丙烯的需求, 不過自2013年以來進口量相對平穩. 2012年來, 丙烯對外依存度均保持在10%以上, 隨著國內丙烯產能的繼續建設, 丙烯自給率將得到提升.
原料輕質化背景下, 乙烷原料佔比上升影響丙烯產量, PDH成重要解決途徑. 石腦油制乙烯副產丙烯是傳統丙烯的主要來源(1噸石腦油蒸汽裂解制乙烯會副產0.13噸的丙烯), 但收率較低. 加上原料輕質化進程的加速, 乙烷作為蒸汽裂解原料比重上升, 導致蒸汽裂解副產丙烯產量不斷下降. 而PDH作為成熟技術制丙烯的收率超過80%, 成為解決丙烯產量不足問題的絕佳途徑.
PDH路線成本優勢顯著. 目前國際油價低位徘徊, 2017年布倫特原油均價在50美元/桶附近, 即當動力煤在150元/噸, 甲醇在1850元/噸, PDH丙烷在4260元/噸時, 煤制烯烴, 甲醇制烯烴和PDH三者成本競爭力相同. 2016年以來, 動力煤價格始終位於300~500元/噸範圍, 甲醇價格自2017年來一直高於2000元/噸, 而丙烷現貨價格在2500元/噸以下. 由此可見, PDH路線原料成本明顯低於其他兩種方式, 具備競爭力.
相對傳統石腦油路線, PDH將帶來較高利潤率. 以北美為例, 一套60萬噸/年的PDH按5.5億美元, 折舊按20年計算, 北美PDH項目的稅前利潤大約為500美元/噸, 淨利率更是接近30%, 而石腦油制丙烯淨利率不到10%. 由此可見, PDH盈利能力非常可觀, 可帶來較高的投資回報率.
丙烯-丙烷價差處於高位, 行業景氣為PDH提供發展空間. 2016年來, 丙烯價格不斷攀升, 截至2017年6月底, 丙烯價格達825美元/噸, 同比增長18%;丙烯-丙烷價差自2016年來持續擴大, 雖在2016年9月後呈現震蕩走勢, 但仍處高位, 2017年6月底價差達到429.8元/噸, 同比增長21.9%. 丙烯行業景氣度攀升, 或將促進PDH裝置的建設和投產, 為PDH的發展提供空間.
PDH對原料要求較高, 原料獲取需依賴進口. 從生產原料來看, 丙烷脫氫制丙烯要求原料丙烷純度至少達到97%. 現有國外丙烷脫氫裝置, 都採用濕性油田伴生氣為來源的高純低硫丙烷為原料. 而我國濕性油田伴生氣資源較匱乏, 且國產液化氣是石油煉製過程中產生的副產品, 是一種雜質含量及硫含量較高的混合氣體, 國產液化氣中丙烷質量無法滿足丙烷脫氫工藝原料要求. 因此, 國內建設的丙烷脫氫裝置, 必須進口以國外油田伴生氣為來源的非煉油廠生產的高純度液化丙烷.
我國PDH穩步發展, 項目陸續上馬. 目前, 全球相對完善的技術共5套, 在工業界得到廣泛應用的包括UOP的Oleflex工藝和和Lummus的Catolefin工藝. 兩者均屬於成熟工藝, 目前國內裝置計劃中, 也多採購此兩種工藝. 2013年10月, 國內第一套PDH裝置在天津渤化建成, 產能60萬噸/年. 此後, 建設項目陸續上馬, 截至2016年底我國已投產的PDH項目超過17個, 總產能超過800萬噸/年. 隨著2020年前PDH裝置將繼續建設, 預計屆時總產能可能超過1500萬噸/年. 雖然丙烷脫氫有良好的盈利前景, 但大量產能的投放造成的原料上漲, 產品價格下滑風險始終存在.
3.2 LPG裂解工業應用較少, 是C4發展的支撐點
LPG富含C3C4組分, 具有優異性質. 液化石油氣(LPG)是煉油廠在進行原油催化裂解與熱裂解時所得到的副產品, 成分以丁烷(42%~46%)和丙烷(16%~20%)為主, 還含有少量丙烯(6%~11%)和丁烯(5%~6%). 飽和LPG作為輕烴通過裂解技術製取的 '三烯' 綜合收率遠高於以石腦油為代表的液態烴裂解原料, 且具有潔淨, 安全, 熱值高, 易於儲存和運輸等優點.
LPG作為重要石化原料, 而我國主要用於燃料. 隨著石油化工行業的發展, LPG作為一種化工基本原料已越來越受到人們的重視. 將LPG通過分離, 裂解等工藝可以製得乙烯, 丙烯, 丁烯, 丁二烯等, 用來生產合成塑料, 合成橡膠, 合成纖維及醫藥, 炸藥, 染料等產品. 目前, 石化原料已成為全世界LPG消費的第二大領域. 然而, 我國LPG的主要市場仍是燃料消耗, 化工利用率僅為13%, 遠低於美國, 西歐, 日本等發達國家的水平.
國內產消保持增長. 國內LPG產消保持穩定增長. 2016年我國LPG產量3504萬噸, 同比增長19.41%, 近十年年均增長率7.2%;同年LPG需求4984萬噸, 同比增長24.6%, 近十年年均增長率9.0%, 下遊需求保持高漲. 進口量逐年提升至2016年的1612萬噸, 進口依賴度提升至32.35%. 我們認為目前LPG產業發展態勢良好.
國產LPG多方面缺陷制約了在乙烯裝置上的擴大使用, 全球資源主要集中在中東和北美. 我國LPG具有資源產地分散, 數量有限, 烯烴含量高, 儲運不及石腦油方便, 民用使用比例大等特點, 制約了其在乙烯裝置上的擴大使用. 從國際上LPG資源分布來看, 世界上LPG主要缺口地區是亞洲和西歐, 剩餘量較多, 可供出口的地區是中東, 其次是非洲和大洋洲, 而美國已成為重要的LPG輸出產地.
LPG市場價走低漸穩, 作為裂解原料成本處於低位. LPG全國平均市場價格自2008年後持續走低, 從最高點6.47元/千克回調並穩定至2.67元/千克. LPG價格降低或將為LPG裂解工業原料提供成本優勢, 盈利能力將得到保障.
中東和北美地區化工用LPG需求增長強勁, 工藝相對成熟. 中東是世界主要LPG產地和輸出地. 由於該地原油和石腦油價格較高以及所產天然氣凝析液中富含石蠟, 因此中東地區化工用LPG的需求增長相當強勁. 該地區LPG的需求量自1995年來已增長10倍左右, 主要用於生產MTBE和乙烯. 此外, 作為世界最大LPG市場的北美地區, LPG年需求量超過7000萬噸, 其中石化領域的需求量佔比高達40%~45%, 且大部分應用領域已相對成熟.
國內企業LPG貿易迅速發展. 東華能源是國內LPG貿易業務龍頭, 年均實現LPG國際貿易總量500~600萬噸, 並以貿易帶動下遊產業發展的迴圈經營體系, 打造張家港, 寧波, 連雲港新材料產業基地. 此外, 2016年, 中國萬華化學集團與全球最大原油出口商沙特阿美達成LPG年度供應合同《液化氣(LPG)採購合約》, 創中國企業先例, 也成為首家向沙特阿美推薦丙丁烷合同價格的中國進口商. 這將開拓國內LPG原料供應新局面, 並大幅提升中國企業在LPG市場上的議價能力.
我國LPG裂解應用較少, 深加工的推進將促進C4發展. 國內LPG裂解工業應用中, 直接通過催化裂解生產烯烴較少, 而主要是通過和丙烷脫氫相結合, 使用改造的PDH裝置裂解LPG. LPG深加工迅速發展, 主要包括芳構化生產BTX, 丙烷脫氫制丙烯, 丁烯氧化脫氫制丁二烯等, 在乙烷裂解發展導致C3C4產量不足的形勢下保障C3C4(尤其是C4)的供應和發展. 近年來, 我國丁二烯產能保持穩定, 截至2016年達349.5萬噸/年, 隨著LPG深加工應用的推廣, 未來產能或將有所提升. 從產能結構來看, 我國民營企業(齊翔騰達等)也開始建設LPG深加工裝置, 在國內C4產能中佔有一席之地. 總體看來, 我們認為未來LPG直接裂解制烯烴將逐漸起步, 為原料輕質化增添新的元素.
